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罗兰导航系统

[拼音]:Luolan daohang xitong

[外文]:long range navigation

采用脉冲体制的双曲线无线电导航系统,英文简称Loran。使用中频的罗兰称为标准罗兰,1965年起改称罗兰A。为进一步扩大作用距离和提高定位准确度,经过天波同步罗兰、 低频罗兰、 西克兰(CYCLAN)和西塔克(CYTAC)等发展阶段,最终形成了罗兰C。罗兰C在作用距离与定位准确度方面都优于罗兰A。罗兰 A逐步为兰罗C所取代。

罗兰 A使用1850千赫、1900千赫、1950千赫和1750千赫4个载频,3组共24种脉冲重复周期。罗兰A由一个主台和两个副台组成,主台和副台间基线长约300海里。主台和副台各辐射峰值功率为 100千瓦并严格同步的脉冲信号。主台对两个副台各以一种脉冲重复周期工作。罗兰A白天海上地波作用距离可达400~700海里,夜间约缩短三分之一,但E层折射天波可达1200~1400海里。陆上中频信号衰减快,作用距离比海上小得多。罗兰A的脉冲近似余弦平方,前沿21微秒,半幅度脉宽40微秒。用户接收机接收信号后,在示波器上经过手调测出主台与一个副台的到达时差,以数字表示。再测另一时差后可在印有罗兰格网的海图上找到交叉点,即用户位置。罗兰A定位准确度一般为300~800米。

罗兰 C使用100千赫载频,地波作用距离可达600~1500海里。采用脉冲体制可消除天波对地波的混淆,但99%辐射能量必须限制在90~110千赫频段内。罗兰C使用特殊脉冲波形(图1),前沿陡,65微秒达到顶峰,后沿允许慢衰减,约160微秒。罗兰C的一个重要特点是在前沿第 3个周期(30微秒)过零点上比相,可以提高定位准确度。在比相点,辐射脉冲的幅度为峰值的一半。反射天波会在地波后几千微秒出现,故长延迟天波可能会与后续脉冲的地波重叠。罗兰C使用8个脉冲,每个脉冲的载频可用二相二周期互补编码改变,或同相或180°反相。采用8脉冲相位编码可以提高平均辐射功率,实现主副台信号区分,防止天地波混淆。罗兰C有32种重复周期可供选用,主台增发第9脉冲是为了视觉识别主副台和台间告警通信(图2)。

罗兰C台组用1个主台和2~4个副台组成,主台和副台间基线长度可为 600~1000海里。发射机峰值功率从几百千瓦至4兆瓦,天线高度为180~410米,天线辐射功率为 165~1800千瓦。地波海上作用距离一般可达1200海里,夜间一次跳跃天波可达2300海里,陆上地波作用距离比海上小。罗兰C一般定位准确度为±0.12~±0.16海里(2σ),重复准确度可达18~90米。

罗兰C系统一般作双曲线模式使用至少需要用3个台。这种模式存在几何发散现象,用户离基线远,定位准确度随之下降。罗兰C系统也可作圆-圆模式使用,只需要用2个发射台,但用户需要配备精度很高的频率基准。

35千瓦以下的罗兰C小台组,已用于海上测量与石油开发。以差转方式使用的罗兰C小台组,可取得10米上下的定位准确度,适合窄水道引导。80年代的罗兰C系统正开始利用固态器件和微处理机,可大大提高使用性能和可靠性。

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